CN104549626A - 用于回转破碎机的密封环 - Google Patents

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CN104549626A CN201410535035.5A CN201410535035A CN104549626A CN 104549626 A CN104549626 A CN 104549626A CN 201410535035 A CN201410535035 A CN 201410535035A CN 104549626 A CN104549626 A CN 104549626A
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Abstract

本发明提供用于回转破碎机的密封环。回转破碎机密封环组件具有环形本体，环形本体具有第一部分和第二部分，第一部分抵住设置在破碎头的底侧区域处的密封表面配合，第二部分用于将本体安装在头的轴向下方的支撑部分处。密封环被构造成不响应于密封环和头表面之间的滑动接触而挠曲或弯曲。这被实现是因为环包括在1700至4300Mpa的范围中的杨氏模量(E模量)且是大致刚性的。环经由偏压部件或区域被偏压抵住头的密封表面。

Description

用于回转破碎机的密封环
技术领域
本发明涉及一种回转破碎机密封环，该密封环用于定位在破碎头的底侧区域处并被构造成防止灰尘和碎片从排放区通往破碎机的工作部分区，且特别是但非排它地，本发明涉及具有在1700至4300MPa范围中的杨氏模量从而是大致刚性的且不会响应于破碎头的振荡运动而挠曲的密封环。
背景技术
回转破碎机用于将矿石、矿物和岩石材料破碎成较小的尺寸。通常，破碎机包括安装在细长主轴上的破碎头。第一破碎壳体(通常称为机壳(mantle))安装在破碎头上，且第二破碎壳体(通常称为凹面物(concave))安装在框架上，使得第一破碎壳体和第二破碎壳体一起限定破碎室，待破碎材料穿过所述破碎室。定位在主轴的下部区域处的驱动装置被构造成使(绕轴布置的)偏心组件旋转以引起破碎头执行回转摆动运动并使引入破碎室中的材料破碎。
通常，驱动装置与提供并稳定轴和破碎头在破碎机内的陀螺进动的驱动部件和轴承相互配合。这些工作部件通常被容纳在工作部件区内，所述工作部件区通过密封组件而从破碎室和(破碎材料穿过的)排放区分隔和密封。密封组件通常包括密封环，所述密封环被保持在抵着破碎头的底侧表面密封接触中。具有常规的灰尘密封件的回转破碎机在GB335,011、US2,134,876、US2,831,640、GB1570015、US4,844,362、US5,718,391、JP2003-284963、JP2001-170508和WO2012/005651中描述。
通常，密封环形成为柔性环形本体，以便能够抵着破碎头的密封表面压缩并随着头来回振荡而挠曲以维持密封并防止颗粒污染物进入到工作部件区中。然而，这种柔性密封本体是不利的，这是因为：首先，所实现的密封不是最佳的；其次，常规的密封环通常包括较短的操作寿命且需要频繁更换。所需要的是解决这些问题的密封环。
发明内容
本发明的目的是提供用于回转破碎机的密封环和密封布置，其被优化以最大化在密封环和破碎头的底侧表面之间的界面处的密封强度。另外的具体目的是最大化密封环和组件的寿命以减少维护和更换频率。另外的具体目的是提供可以被认为是自润滑的密封环。另外的目的是提供能够被偏压成与破碎头的底侧表面密封接触以最大化密封强度而不会损害或减少密封件的操作寿命的密封环。
这些目的通过提供包括以拉伸或杨氏模量来表示的刚度的密封环和密封环布置，所述密封环和密封环布置已经被发现在破碎头的底侧区域处提供适当高的密封强度同时与常规的“更柔性的”密封环相比显著延长了环的操作寿命。特别地，上述目的通过提供一种密封环来实现，该密封环被构造成不响应于头的振荡运动和在密封环的一部分和该环抵住配合的表面(破碎头的底侧表面)之间的滑动接触而挠曲或弯曲。具有特定的杨氏模量的本发明的密封环构造成提供优于现有技术的很多明显优点。特别地，大致刚性的密封本体动作以从头的密封表面刮擦过量的油从而避免该润滑油的不期望的损耗和浪费。本发明的密封本体还有效地从密封表面“刮走”或驱逐灰尘和污染物以防止这样的污染物进入工作部分区并损害破碎机的操作和影响头底侧表面处的密封强度。这样的刮擦动作对于现有的柔性环是不可能的，现有的柔性环简单地偏转以“越过”密封表面处的污染物或油。
包括期望的刚度的本发明的密封本体还适于与偏压部件或区域一起使用，随着密封表面位置动态地改变以遵循破碎头在破碎室内的振荡运动，该偏压部件或区域起作用以将密封环环形本体的配合部分偏压在密封表面上。偏压部件还有利于通过补偿由于机器的至少某些部件的磨损引起的这种密封部分的位置的改变而维持在密封表面处的期望的接触压力。
根据本发明的第一方面，提供一种用于回转破碎机的回转破碎机密封环组件，所述回转破碎机具有被限定在外破碎壳体和内破碎壳体之间的破碎室，具有排放区以允许在所述破碎室处的破碎材料，所述内破碎壳体被支撑在头上，所述头被安装在主轴处，其中工作部分区位于所述头的下方并绕所述轴定位，并且所述工作部分区包括使所述头能够在所述破碎机内回转移动的工作部分，所述密封环组件被构造用于定位在所述排放区和所述工作部分区之间，并且所述密封环组件包括：环形本体，所述环形本体具有第一部分和第二部分，所述第一部分抵住设置在所述头的底侧区域处的密封表面配合，所述第二部分用于将所述本体安装在所述头的大致轴向下方的支撑部分处；其特征在于：所述环形本体包括在1700MPa至4300Mpa的范围中的杨氏模量(E模量)，且所述环形本体是大致刚性的，所述环形本体被构造成不响应于所述头的振荡运动以及在所述第一部分和所述密封表面之间的滑动接触而挠曲或弯曲；所述组件进一步包括偏压部件或区域，所述偏压部件或区域定位在所述环形本体处以施加轴向返回力，从而推压所述本体的所述第一部分与所述密封表面接触。
说明书内提及杨氏模量提供本密封环的“刚度”的量化测量且是根据DE标准DIN 53457计算的。
可选地，杨氏模量在1800MPa至4200MPa或2000MPa至4000MPa的范围中。本杨氏模量范围具体地构造成显著地延长环的操作寿命，以促进从密封表面刮擦去除油和污染物，同时不会在使用期间引起对密封表面的磨损。
可选地，偏压部件是弹簧或聚合物基部件。优选地，偏压部件是定位在环形本体的第二部分处且位于环形本体和破碎机的支撑部分之间的弹簧。优选地，所述弹簧包括波形弹簧。优选地，波形弹簧是单圈波形弹簧，其是间隙类型的或重叠类型的弹簧。优选地，波形弹簧构造成在使用期间和在压缩期间允许弹簧的径向扩张。
可选地，所述弹簧包括以下组中的任一种或组合：悬臂弹簧；圈弹簧或螺旋弹簧；压缩弹簧；张力弹簧或拉伸弹簧；片簧；V弹簧；碟形垫圈弹簧；恒力弹簧；气体弹簧；反旋弹簧；弹簧垫圈；扭转弹簧。
可选地，所述偏压部件是能够填充流体的空腔区域，所述流体能够被加压以提供膨胀力，从而推压所述本体的所述第一部分与所述密封表面接触。可选地，所述空腔由所述本体的所述第二部分和所述支撑部分的区域限定，所述第二部分能够相对于所述支撑部分轴向地移动或滑动，以改变所述空腔的容积。可选地，流体是气相介质或液相介质比如油。空腔区域和加压流体布置有利于利用将流体传递到空腔和从空腔传递流体的现有技术来选择性地调节密封环抵靠密封表面的接触力。
根据本发明的一个方面，密封部包括第一环形部分和第二环形部分，所述第一环形部分和第二环形部分能够在第一部分和第二部分之间限定空腔区域的情况下相对于彼此轴向移动，该空腔能够接收加压流体以迫使第一部分相对于第二部分的轴向分离。
根据优选实施例，密封环包括相对于彼此轴向地可移动的环形第一部分和环形第二部分以及轴向地定位在第一部分和第二部分之间的弹簧，所述弹簧能够随着第一部分抵靠第二部分轴向地压缩而轴向地压缩。这种布置有利于将弹簧容纳在环形本体内并保护环形本体的第一部分和第二部分的滑动部件和弹簧不会在材料穿过破碎机落下时受材料影响。
可选地，所述支撑部分被安装在轴承支撑件处，所述轴承支撑件定位在所述头的轴向下方。可替代地，支撑部分可以与轴承支撑件一体地形成，所述轴承支撑件定位在所述头的轴向下方。
可选地，所述密封表面被设置在环形裙部处，所述环形裙部定位在所述头的下周边区域处。
可选地，所述环形本体的所述第一部分包括相对于所述第二部分轴向向上突出的至少一个刮片。可选地，第一部分包括单个环形刮片或多个环形刮片，所述多个环形刮片被布置在所述环形本体的所述第一部分处，并且所述多个环形刮片径向地间隔开，以便接触所述密封表面的不同径向区域。多个环形刮片布置有利于提供径向地分离的与密封表面接触的区域，从而减少污染物材料进入工作部分区内的可能性。
根据本发明的第二方面，提供了一种回转破碎机，其包括本文所要求保护的密封环组件。
附图说明
现在将仅举例并参考附图描述本发明的具体实施，其中：
图1是回转破碎机主轴和破碎头的剖视透视图，该回转破碎机主轴和破碎头被支撑在轴承上且具有根据本发明具体实施的设置成与破碎头的底侧密封表面接触的灰尘密封环；
图2是图1的破碎头的最下部分、轴承和密封组件的另外的剖视透视图；
图3是图2的组件的另外的剖视透视图；
图4是根据本发明的另外的具体实施的图1至图3的类型的密封环的剖视透视图；
图5是根据本发明的另外的具体实施的图1至图3的类型的密封环的剖视透视图；
图6是图5的密封环的另外的透视图；
图7是根据本发明的另外的具体实施的图1至图3的类型的密封环的剖视透视图；
图8是根据本发明的具体实施的图1至图3的密封环组件的波形弹簧形成部分的透视图。
具体实施方式
图1示出在限定在破碎机的主框架内的破碎区115的区域处的回转破碎机的选定部件的透视图。特别地，细长的主轴102旨在纵向地延伸穿过破碎机，且包括纵向轴线103。大体圆锥形的破碎头100绕主轴102安装，主轴102则安装了内破碎壳体101(通常称为机壳)。破碎头100包括轴向上环形端104和轴向下环形端105。破碎头100的大体盘形的轴向最下表面113定位成与环形106且特别是与轴承表面114接触。轴承116安装在环形轴承支撑件107处，环形轴承支撑件107定位在破碎头100和轴承106轴向下方。因此，在破碎操作期间，破碎头100和内破碎壳体101能够随着两个接触表面113、114在彼此之上滑动而进行往复陀螺进动。掉落在内破碎壳体101和附接到破碎机顶壳体(未示出)的外破碎壳体(未示出)之间的材料由此被破碎，且被破碎的材料轴向地向下掉落穿过(轴向地限定在破碎机框架和主轴102之间的)排放区116并离开破碎机，以进行后续处理或储存。
破碎头100的陀螺进动通过马达、合适的驱动轴和在破碎头100轴向下方联接到主轴102的传动装置(未示出)来驱动。特别地，主轴102在其最下端被位于工作部分区W处的轴承组件和相关联的部件(未示出)支撑，工作部分区W位于轴承支撑件107轴向下方。为了确保破碎头100的连续的最佳回转运动，重要的是将轴承和驱动部件与排放区116的载满灰尘和碎片的环境分隔开。因此，环形裙部108经由接纳在合适的螺纹孔109处的多个附接螺栓109而联接到破碎头100的轴向最下环形端105。裙部108包括与轴线103成切向地延伸的轴向向下面向的密封表面110。密封环组件轴向地位于轴承支撑件107的径向最外区域117和裙部密封表面110之间。密封环组件包括定位成与裙部表面110接触的密封环环形第一部分111和定位成与支撑区域117接触的环形第二部分112。因此，密封环组件111、112提供了分隔部以防止灰尘和污染物径向地和轴向地从破碎区和排放区115、116通往工作部分区W，工作部分区W围绕主轴102在轴承支撑件107轴向下方的下区域。
参考图2，环形第一部分111包括径向外环形刮片200和径向内环形刮片201，径向外环形刮片200和径向内环形刮片201的轴向最上端定位成与裙部表面110接触。每一个刮片200、201被安装在环形本体209处。一对对置的环形凸缘202从本体209轴向向下延伸，并径向地相互间隔开，以产生径向地在凸缘202之间且在本体209轴向下方延伸的环形间隙区域203。
第二环形部分112还包括具有形成在径向内和轴向下区域处的环形台阶区域206的主本体207，该环形台阶区域206被构造成配合抵靠设置在支撑区域117的轴向上部分处的相应的台阶区域205。参考图3，本体207包括一对环形唇300，所述一对环形唇300径向间隔开以产生径向地位于环形唇300之间且定位在本体207轴向上方的补充间隙区域208。唇300的径向分离长度小于凸缘202的相应的分离距离，使得凸缘202在唇300的侧表面上延伸。因此，第一轴向上密封部分111部分地重叠且包围第二密封部分112的唇300和本体207。特别地，间隙区域203、208配置成产生轴向地且径向地位于第一密封部分和第二密封部分111、112之间的单个环形间隙。根据该具体实施，波形弹簧204容纳在间隙区域203、208内以轴向地在第一密封部分和第二密封部分111、112之间延伸大致全周长度。
进一步参考图8示意波形弹簧204。特别地，弹簧204包括大体形成为环的条带状本体，其中条带的端部800、801彼此相对地定位且以小的间隙804分离。弹簧204的环形长度遵循具有波峰803和波谷802的波状构造，波峰803和波谷802在周向方向上在边缘800、801之间遵循交替序列。弹簧204被构造成抵抗压缩且特别地当其被轴向地压缩抵住第二密封部分112时对第一密封部分111施加返回偏压力。因此，波形弹簧204被构造成在相应的凸缘202和唇300之间接触第一部分本体209的轴向底侧表面和第二部分本体207的轴向向上面向的表面。波形弹簧204对于在刮片200、201和裙部密封表面110之间施加期望的接触压力是有效的。这有利于在裙部108遵循破碎头100相对于轴承106和轴承支撑件107的陀螺进动时确保密封完整性被动态地维持。
根据具体实施方式，密封组件第一部分111包括具有足够刚度的材料以使得刮片200、201能够在表面110处提供刮擦效果，从而移除来自表面110的径向外区域的尘土、灰尘和污染物，并防止这样的污染物从排放区116径向地和轴向地进入到工作部分区W中。大致刚性的刮片200、201进一步有利于从表面110刮擦过量油，以便将油遏制在表面110的径向内区域处。这已经发现既减少了在使用期间的油损耗，又确保了期望润滑的表面被维持。根据具体实施，部分111的刚度且特别地刮片200、201的刚度可表示为范围从1700至4300Mpa且特别地从2000到400MPa的杨氏模量。密封环部分111的合适材料包括聚酰胺或基于聚酰胺的化合物。因此，刮片200、201被构造成在与表面110匹配和滑动接触期间不会明显地挠曲或弯曲。因此，相对于响应于该滑动接触而变形的常规的柔性密封环，密封环部分111的寿命得到增加。
图4示出密封环组件400的另一实施例。根据该另一实施例，第一刮片和第二刮片200、201被形成为每个由第二部分112直接支撑的独立的第一部分本体。特别地，第二部分112的轴向上区域包括多个环形唇300，所述多个环形唇300径向地间隔开以限定环形凹部401，相应的刮片200、201安装到所述环形凹部401中。每一个刮片包括轴向最上端表面402(第一部分)和对置的轴向下端表面403(第二部分)。每一个刮片200、201至少部分地容纳在每一个环形凹部401内，使得最下端表面403与每一个凹部401的波谷404对置地定位。尽管图4没有示出，但是诸如片簧的偏压部件或加压流体可以轴向地在每一个刮片200、201和每一个波谷404之间占据凹部401。因此，每一个刮片200、201可以相对于第二部分112被偏压并与密封表面110接触。
根据另外的实施例，可以用加压流体来替换图1至3的波形弹簧204，所述加压流体被构造成在间隙区域203、208处被引入和移除，以便提供控制第一部分111相对于第二部分112的轴向移动的装置。如本领域技术人员将理解，这样的实施例通常包括流体储存器、密封垫圈、流体管道和阀，以允许流体传递到环形间隙区域203、208以及从环形间隙区域203、208传递流体。
图5示出第一密封部分111的另外的具体实施例，其中环形圈500包括具有轴向最上接触表面502的环形本体501。多个沟槽503被凹刻在表面502上。沟槽503成对地布置并周向地围绕本体501分布，使得第一沟槽从径向外周边边缘602延伸并包括径向外端600和径向内端601。对应的沟槽作为径向外沟槽的镜像从最内环形边缘603延伸。
图7示出以环形圈700为形式的密封部分111的另外的实施例，该环形圈700由主本体501形成并具有相应的接触表面502。多个沟槽701形成在表面502中并成形为螺旋形的一部分，以便从径向外周边边缘602到径向内环形边缘603平滑地呈弧形。即，沟槽701的第一端703定位在边缘602处，而沟槽701的内端702定位在内边缘603处。根据该具体实施，相邻的沟槽701的相应的外端和内端703、702在表面502处在周向方向上重叠。

Claims (15)

1.一种用于回转破碎机的回转破碎机密封环组件，所述回转破碎机具有被限定在外破碎壳体和内破碎壳体(101)之间的破碎室，具有排放区(116)以允许在所述破碎室处的破碎材料，所述内破碎壳体(101)被支撑在头(100)上，所述头(100)被安装在主轴(102)处，其中工作部分区(W)位于所述头(100)的下方并绕所述轴(102)定位，并且所述工作部分区(W)包括使所述头(100)能够在所述破碎机内回转移动的工作部分，所述密封环组件被构造用于定位在所述排放区(116)和所述工作部分区(W)之间，并且所述密封环组件包括：
环形本体(209)，所述环形本体(209)具有第一部分(200、201)和第二部分(202)，所述第一部分(200、201)抵住设置在所述头(100)的底侧区域处的密封表面配合，所述第二部分(202)用于将所述本体(209)安装在所述头(100)的大致轴向下方的支撑部分(112、117)处；
其特征在于：
所述环形本体(209)包括在1700MPa至4300Mpa的范围中的杨氏模量即E模量，且所述环形本体(209)是大致刚性的，所述环形本体(209)被构造成不响应于所述头(100)的振荡运动以及在所述第一部分(200、201)和所述密封表面(110)之间的滑动接触而挠曲或弯曲；
所述破碎机进一步包括偏压部件(204)或区域，所述偏压部件(204)或区域定位在所述环形本体(209)处以施加轴向返回力，从而推压所述本体(209)的所述第一部分(200、201)与所述密封表面(110)接触。
2.根据权利要求1所述的用于回转破碎机的回转破碎机密封环组件，其中所述环形本体(209)包括在1800MPa至4200Mpa的范围中的杨氏模量即E模量。
3.根据权利要求2所述的用于回转破碎机的回转破碎机密封环组件，其中所述杨氏模量在2000MPa至4000Mpa的范围中。
4.根据权利要求3所述的用于回转破碎机的回转破碎机密封环组件，其中所述偏压部件(204)是弹簧或聚合物基部件。
5.根据权利要求4所述的用于回转破碎机的回转破碎机密封环组件，其中所述弹簧包括波形弹簧。
6.根据权利要求4所述的用于回转破碎机的回转破碎机密封环组件，其中所述弹簧包括以下组中的任一种或组合：
悬臂弹簧；
圈弹簧或螺旋弹簧；
压缩弹簧；
张力弹簧或拉伸弹簧；
片簧；
V弹簧；
碟形垫圈弹簧；
恒力弹簧；
气体弹簧；
反旋弹簧；
弹簧垫圈；
扭转弹簧。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于回转破碎机的回转破碎机密封环组件，其中所述偏压部件(204)是能够填充流体的空腔区域(203、208)，所述流体能够被加压以提供膨胀力，从而推压所述本体(209)的所述第一部分(200、201)与所述密封表面(110)接触。
8.根据权利要求7所述的用于回转破碎机的回转破碎机密封环组件，其中所述空腔(203、208)由所述本体(209)的所述第二部分(202)和所述支撑部分(112、117)的区域(300)限定，所述第二部分(202)能够相对于所述支撑部分(112、117)轴向地移动或滑动，以改变所述空腔(203、208)的容积。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的用于回转破碎机的回转破碎机密封环组件，其中所述支撑部分(112、117)被安装在轴承支撑件(107)处，所述轴承支撑件(107)定位在所述头(100)的轴向下方。
10.根据权利要求1至8中的任一项所述的用于回转破碎机的回转破碎机密封环组件，其中所述支撑部分(112、117)与轴承支撑件(107)一体地形成，所述轴承支撑件(107)定位在所述头(100)的轴向下方。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的用于回转破碎机的回转破碎机密封环组件，其中所述密封表面(110)被设置在环形裙部(108)处，所述环形裙部(108)定位在所述头(100)的下周边区域处。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的用于回转破碎机的回转破碎机密封环组件，其中所述环形本体(209)的所述第一部分(200、201)包括相对于所述第二部分轴向向上突出的至少一个刮片。
13.根据权利要求12所述的用于回转破碎机的回转破碎机密封环组件，包括单个环形刮片。
14.根据权利要求12所述的用于回转破碎机的回转破碎机密封环组件，包括多个环形刮片，所述多个环形刮片被布置在所述环形本体(209)的所述第一部分(200、201)处，并且所述多个环形刮片径向地间隔开，以便接触所述密封表面(110)的不同径向区域。
15.一种回转破碎机，包括前述权利要求中的任一项所述的用于回转破碎机的回转破碎机密封环组件。
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